YRD. DOÇ. DR. YAVUZ SALT

Dehidrasyona yönelik zeolit dolgulu membranların saf çözücülerdeki sorpsiyon davranışının ve pervaporasyon performansının incelenmesi The investigation of sorption behavior in pure solvents and pervaporation performance of zeolite filled membranes prepared for dehydration

Bir polimerik membran kullanarak ayırmanın gerçekleştirildiği pervaporasyon, geleneksel ayırma işlemleriyle ayrılması zor veya imkansız olan organik-su veya organik-organik sıvı karışımların ayrılmasında, organiklerin geri kazanılmasında ve organiklerin saflaştırılmasında etkin ve enerji tasarrufu sağlayan bir proses aracı olarak büyük önem kazanmıştır. Bu proseste sıvı karışımı, seçici ve geçirgen ince bir membran yüzeyi ile doğrudan temas halinde tutulmakta ve uygulanan vakumla membranın diğer yüzeyinden buhar halinde çıkmakta, yoğuşturulduktan sonra sistemden alınmaktadır. Bu çalışmada, organik çözücülerden suyun uzaklaştırılmasına yönelik olarak homojen ve ağırlıkça değişik miktarlarda klinoptilolit dolgu içeren polivinilalkol membranlar hazırlanmıştır. Sorpsiyon ve pervaporasyon deneyleri hazırlanan çapraz bağlı PVA membranlar kullanılarak saf su, etanol ve etilasetat içinde 30, 40 ve 50°C’de gerçekleştirilmiştir. Pervaporasyon test ünitesi başlıca; besleme tankı, su banyosu, besleme pompası, vakum pompası, membran hücresi (paslanmaz celik) ve permeatı toplamak için sıvı azotla soğutulan dewar kabından oluşmaktadır. Elde edilen sorpsiyon sonuçları, hazırlanan membranların saf sıvıları azalan sırada sorbe ettiğini göstermiştir: su > etanol > etil asetat. Pervaporasyon verilerinin sorpsiyon sonucu elde edilen veriler ile uyumlu olarak değiştiği gözlenmiştir.

Farklı tip zeolitlerle dolgulu membranlar hazırlanması ve pervaporasyon çalışmaları

Bir polimerik membran kullanarak ayırmanın gerçekleştirildiği pervaporasyon, geleneksel ayırma işlemleriyle ayrılması zor veya imkansız olan organik-su veya organik-organik sıvı karışımların ayrılmasında, organiklerin geri kazanılmasında ve organiklerin saflaştırılmasında etkin ve enerji tasarrufu sağlayan bir proses aracı olarak büyük önem kazanmıştır. Bu proseste sıvı karışımı, seçici ve geçirgen ince bir membran yüzeyi ile doğrudan temas halinde tutulmakta ve uygulanan vakumla membranın diğer yüzeyinden buhar halinde çıkmakta, yoğuşturulduktan sonra sistemden alınmaktadır. Hazırlanan dolgulu poli(vinilalkol) (PVA) ve poli(dimetilsiloksan) (PDMS) membranlarla bir pervaporasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak PVA için tartarik asit, PDMS için ticari bir çapraz bağlayıcı kullanılmıştır. Farklı miktarlarda zeolit (klinoptilolit, 3A, 4A, 5A ve 13X) içeren dolgulu PVA ve PDMS membranlar hazırlanmıştır. 3A, 4A, 5A ve 13X sentetik zeolitlerdir. Dolgulu PVA ve PDMS membranlar kullanılarak; saf su, etanol ve etilasetat için saf madde permeasyon deneyleri ve farklı konsantrasyonlardaki etilasetat-su, etilalkol-su ve etilalkol-etilasetat ikili karışımlarının pervaporasyonla ayrılması 30, 40 ve 50°C’ de gerçekleştirilmiştir.

Farklı tip zeolitler kullanılarak dolgulu polimerik membranlar hazırlanması ve sorpsiyon davranışlarının incelenmesi

Organik bir polimerik yapı içerisinde dağıtılmış gözenekli parçacıklardan oluşan inorganik-organik kompozit membranlar (karışık matris membranlar) ayırma özelliklerini geliştirme potansiyeline sahiptir. Kompozit bir membranın organik-inorganik hibrid yapısı, zeolit gibi adsorpsiyon özelliğine sahip inorganik malzemenin yüksek ayırma performansıyla organik malzemenin uygun hazırlama özelliklerini bir araya getirir. Klinoptilolit, tanımlanmış çok sayıda doğal zeolit arasında en çok bulunan ve en yaygın biçimde kullanılanıdır. Bu çalışmada, çevre dostu ve enerji tasarruflu bir teknoloji olarak kullanılabilen pervaporasyon prosesinin ayırma mekanizması; sorpsiyon, difüzyon ve desorpsiyon adımlarını içerdiğinden, dolgulu poli(vinilalkol) (PVA) ve poli(dimetilsiloksan) (PDMS) membranlarla bir sorpsiyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak PVA için tartarik asit, PDMS için ticari bir çapraz bağlayıcı kullanılmıştır. Farklı tip zeolit (klinoptilolit, 3A, 4A, 5A ve 13X) içeren dolgulu PVA ve PDMS membranlar hazırlanmıştır. 3A, 4A, 5A ve 13X sentetik zeolitlerdir. Sorpsiyon deneyleri, dolgulu PVA ve PDMS membanlar kullanılarak saf su, etanol, metanol ve etilasetat içinde ve etilasetat-su, etanol-su, metanol-su ve etanol-etilasetat ikili karışımlarında 30, 40 ve 50ºC’de gerçekleştirilmiştir. Dolgulu PVA membran suyu, PDMS membran ise etilasetatı tercihli olarak sorplamıştır.